[其他]高效能动态处理过程用的数字控制系统

说明书

本发明是关于高效能动态处理过程用的一种数字控制系统，该数字控制系统具有：

甲）一粗插补器（1），用以输出待考虑的轨线元素（L、X、Y、Z、C）和过程参数（S、K）;

乙）至少一精插补器（2），连接在粗插补器（1）的下游侧，用以对轨线元素（L、X、Y、Z、C）连同有关控制系统进行精插补;和

丙）一中间存储器（3）。

本发明特别是关于电火花金属加工和激光机械加工之类高效能动态处理过程控制进行轨线插补用的数字控制系统。从R.南（R.Nann）著的《生产设备的数字控制（Rechnersteuerungen    von    Fertigungseinrichtungen）一书（ISW4，Springer出版社，柏林，海得堡，纽约，1972年版）第113～123页可以了解到上述那种类型的数字控制系统。在该公知的控制系统中，粗插补器在固定的时间范围内工作，连接在粗插补器下游侧的精插补器也在该固定的时间范围内工作。粗插补器与精插补器之间的数据交换也在所述时间范围在预定的时间间隔内进行。在对稍微弯曲的轮廓进行轨线插补的情况下，粗插补和精插补在共同固定时间范围内进行导致不必要的小节点间隔。因此，对这类轮廓，会产生不必要的数据溢出现象，从而使粗插补器不得不进行不必要的计算。当在插补计算出来的轨线末端计算最后一些节点时，若想达到轨线的某一具体终点，则在固定时间范围内插补又会带来另一个问题。按照惯例，最后一个轨线元素的长度与前一个轨线元素的不同，因而只能通过快速跳变在固定的时间范围内到达该轨线终点。

D.宾德（D.Binder）著的《轨线数字控制中的插补过程》（Interpolation    in    numerishen    Bahnsteuerungen）一书（ISW24，Springer出版社，柏林，1979年版）第60～113页中介绍和对比了各种也是限制在固定时间范围内的插补过程。该书第113～114页公开了一种按“脉冲速率相乘”法工作的线性精插补器。但这种精插补器不可向后插补。这种精插补器的另一个缺点是，只能在插补器的整个范围进行精插补。

与现有技术比较，本发明的课题是进一步发展上述那种数字控制系统，使得在减少轨线插补所需的数据量时，可以达到提高插补速率的目的。

在本说明书开端所述的那种数字控制系统中，该问题是这样解决的：

甲）粗插补器以与时间范围无关的方式但作为轨线轮廓几何条件的函数进行粗插补;

乙）精插补器（2）随粗插补器（1）以与时间无关的方式工作;

丙）粗插补器（1）和精插补器（2）之间的数据交换没有共同的固定时间范围，为此

丁）精插补器（2）的中间存储器（3）系设计成用以中间存储粗插补器（1）所输出的若干轨线元素（L、X、Y、Z、C），也用以中间存储过程参数（S，K）;

戊）精插补器（2）的控制系设计成控制系统（4），该系统与粗插补器（1）在时间上无关，且进行精插补程序，控制着中间存储器（3），并独立实时地输出过程参数（S，K）。

本发明的数字控制系统按与时间无关的方式工作，因而可进行与几何条件有关的适应性控制，只产生最低限度的数据量，从而基本上避免了停滞时间。在本发明控制系统的情况下，通过与几何条件有关的计算精密的考虑了伺服系统所需的速率。本发明的控制系统除能进行向前插补外，还能进行向后插补。

本发明的控制系统可用控制必需的全部信息实时控制高效能动态过程。因此该控制系统可在高轨线分辨率情况下以极高的轨线速率进行控制。作为粗插补器使用的主计算机承受最低限度的负荷，因而还可用以履行其它任务。

本发明的数字控制系统可在1微米轨线增量的情况下以10米/分的速率进行激光切割。在电火花腐蚀加工的情况下，本发明的数字控制系统在100毫微米的轨线增量的情况下可获取1米/分的机械加工时间。

本发明的控制系统还具有这样一些显著的好处：由于精插补器与粗插补器彼此不耦合地独立工作，因而有可能制成模块式组件。

过程诸参数的实时输出与几何条件协调一致，这可以提高对许多过程的控制能力和精确度。有关本发明的其它一些研制和结构的最佳实施例的特征可列举如下：

1.粗插补器（1）实质上是一个可编程的电子计算机。

2.粗插补器（1）实质上是一个可按标准语言编程的个人电子计算机。

3.粗插补器系用以用浮点运算法无需使用三角函数进行计算而设计的。

4.粗插补器具有一数字单片浮点处理器或一信号处理器。